FRIKTIONSKRAFT Uppgift: Att bestämma friktionskraften då en ...

FRIKTIONSKRAFT
Uppgift: Att bestämma friktionskraften då en kropp glider utför en lutande ränna.
Material: Lutande ränna med mm-graderat måttband
Cylindrar av olika material
2 speedgafflar
Speedmätare
Stativ med tillbehör
mm-graderad måttstock
Utförande: Arrangera rännan och stativet så att den lutar så mycket att de cylindrar du har
glider nedför rännan utan att stanna på vägen. Om du sedan mäter höjden t ex
vid 1,0 m markeringen på måttbandet med hjälp av en stor vinkelhake så kan
rännans lutning α bestämmas. Välj lägena A och B i rännan, läs av sA och sB och
placera speedgafflarna så att farten mäts i läget A och i läget B. Med hjälp av svärdena
och lutningen kan du beräkna höjderna i A och B.
Figur:
Lyft upp klossen till ett startläge ovanför speedgaffeln i läget A i den lutande
rännan. Låt den sedan glida utan begynnelsefart utför rännan förbi
speedgafflarna i A och B.
Använd energiprincipen och beräkna det arbete som friktionskraften uträttat.
Detta är ju lika stort som friktionsenergin. Eftersom du vet hur lång sträcka
cylindern glidit mellan A och B så kan du nu beräkna friktionskraften.
Beräkningarna blir enklast då lägesenergin sätts = 0 i läget B.
sB
α
sA s A
hB
B hA
www.zenitlaromedel.se

Tabell 1: Sträckor längs rännan, rännans lutning och beräknade höjder över bordsytan
Exp
nr
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Massa
g
sA
m
Tabell 2: Uppmätta farter och beräknade energier och krafter.
Exp
nr
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Resultat:
vA
m/s
vB
m/s
WA
J
sB
m
s
m
WB
J
α
grader
Friktionsenergi
J
hA
m
hB
m
Friktionskraft
N
www.zenitlaromedel.se

Kommentarer till laborationen
Materiel:
Till varje laborationsgrupp behövs:
Lutande ränna med mm-graderat måttband art nr
Cylindrar av olika material art nr 04-432001, 432002, 432004
2 speedgafflar art nr 06-001210
Speedmätare ZS-24 art nr 06-321321
Stativ med tillbehör
mm-graderad måttstock eller stor vinkelhake
Lutningsvinklar på 25 – 35 grader fungerar bra. Cylindrarna kan starta i vilket läge som helst
på banan ovanför A. Eftersom det inte är så lätt att mäta höjden där speedgafflarna står så
rekommenderas att denna istället beräknas som lägeskoordinaten sA ( se figur) resp sB
multiplicerat med sinus för lutningsvinkeln α. Friktionskraften beräknas som friktionsenergin
dividerat med sträckan s.
I bifogat exempel på mätresultat har tre olika cylindrar använts. Den lättaste är av trä med
massan 16,3 g. Den som har massan 66,2 g är av aluminium och den tyngsta är av järn med
massan 189,5 g. För de tre valda lutningarna 25˚, 30˚ och 35˚ är friktionskraften minst för
träcylindern och störst för järncylindern. Om man även beräknar friktionstalet som kvoten
mellan friktionskraften och normalkraften mg cos α så finner vi att detta är störst för
träcylindern och minst för aluminiumcylindern.
Exempel på mätresultat
Tabell 1: Sträckor längs rännan, rännans lutning och beräknade höjder över bordsytan
Exp Massa sA sB s α hA hB
nr g m m m grader m m
1 16,3 1,06 0,24 0,82 25,0 0,448 0,101
2 66,2 1,06 0,24 0,82 25,0 0,448 0,101
3 189,5 1,06 0,24 0,82 25,0 0,448 0,101
4 16,3 1,00 0,40 0,60 30,0 0,500 0,200
5 66,2 1,00 0,40 0,60 30,0 0,500 0,200
6 189,5 1,00 0,40 0,60 30,0 0,500 0,200
7 16,3 1,05 0,26 0,79 35,0 0,602 0,149
8 66,2 1,05 0,26 0,79 35,0 0,602 0,149
9 189,5 1,05 0,26 0,79 35,0 0,602 0,149
www.zenitlaromedel.se

Tabell 2: Uppmätta farter och beräknade energier och friktionskrafter
Exp vA vB WA WB Friktionsenergi Friktionskraft
nr m/s m/s mJ mJ mJ N
1 0,33 0,50 56,4 2,0 54,3 0,066
2 0,74 1,96 243,4 127,2 116,3 0,142
3 0,34 1,42 655,8 191,1 464,8 0,567
4 0,78 1,43 53,0 16,7 36,3 0,061
5 0,75 2,00 213,6 132,4 81,2 0,135
6 0,83 1,81 623,5 310,4 313,1 0,522
7 1,13 2,26 82,9 41,6 41,3 0,052
8 1,38 2,84 357,6 267,0 90,6 0,115
9 1,24 2,58 988,9 630,7 358,2 0,453
www.zenitlaromedel.se